椭圆偏振光和偏振态的检验

1、第三节椭圆偏振光和偏振态的检验一椭圆偏振光的数学描述： 1、椭圆偏振光的方程： 根据力学知识振动的合成原理认为，椭圆偏振光可以利用频率相同、振动方向相互垂直、有确定位相关系并且沿着同一方向传播的两列平面偏振光的叠加而获得，例如，在沿Z轴方向传播的两列平面偏振光波为：这两列光波的合成，形成椭圆偏振光波： 为什么说上式就能表示椭圆偏振光呢？这是因为此方程表示的是，光振动矢量端点轨迹在波面上的投影描绘的是一个椭圆。椭圆轨迹方程由两个振动方程消去位相因子而得到：一、椭圆偏振光椭圆方程总 结 ：从晶片出射的是两束传播方相同、振动方向相互垂直、频率相等、相位差为 的线偏振光，它们合成为一束椭圆偏振光(当x

2、=Ay时为圆偏振光)。 为任意值，合振动的轨迹为一般椭圆 ！ 2、位相差与椭圆偏振光的取向图示为直线为椭圆正椭圆讨论：（1）右旋椭圆偏振光迎着光传播方向观察，场点的电矢量端点描出的椭圆沿顺时针方向旋转。右旋椭圆偏振光 y yx z传播方向 /2x某时刻右旋椭圆偏振光，沿传播方向各场点的 取向旋转，与方向成右手螺旋关系E 0（2）左旋椭圆偏振光迎着光传播方向观察，场点的电矢量端点描出的椭圆沿逆时针方向旋转。左旋椭圆偏振光 y yx z传播方向 /2xE 0某时刻左旋椭圆偏振光，沿传播方向各场点的 取向旋转，与方向成左手螺旋关系例分析：求偏振态，即是要求两垂直振动的相位差。入射光为左旋圆偏振光，所

3、以两振动的初相位差为 求出晶片上产生的相位差即可知道总相位差。 (二)椭圆偏振光的获得 Z线偏振光 Z考虑一束线偏振光入射波片的情况在前外表o与e相位相同,到后外表相位差为：经晶体后，光振动为相互垂直的o光和e光的振动合成，偏振状态由相位差决定。圆偏振光其他斜椭圆线偏振光正椭圆偏振光以负晶体的四分一波片为例：e光超前o光90二、 偏振态的检验二用四分之一波片和偏振片P 可区分出自然光与 圆偏振光或局部偏振光与椭圆偏振光。一用一个偏振片P 就可以区分平面偏振光、自然光和圆偏振光、局部偏振光和椭圆偏振光。当转动偏振片时平面偏振光会出现消光现象自然光和圆偏振光的强度不变局部偏振光和椭圆偏振光那么出现

4、光强的变化，但不会消光 四分之一波片圆偏振光自然光自然光线偏振光 偏振片转动线偏振光 I 不变线偏振光I 变, 有消光以入射光方向为轴 ！ 四分之一波片椭圆偏振光部分偏振光线偏振光 偏振片转动线偏振光I 变, 有消光 部分偏振光光轴平行最大光强或最小光强方向放置，即光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置 ！使波片产生/2的相位差线偏振光I 变, 无消光圆偏振光自然光椭圆偏振光部分 偏振光光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置四分之一波片PIM 0旋转 P旋转区分不同偏振状态的光 I0I0I0I0IM 0IM Im第四节偏振光的干预 波片一、 偏振光干预实验(1). 实验装置偏振片1偏振片2(2). 实

5、验现象单色光入射，波片厚度均匀，屏上光强均匀分布。波片厚度不均匀时，出现干预条纹。屏屏屏白光入射，屏上出现彩色，转动偏振片或波片，色彩变化。干预条件分析二、平面偏振光干涉的强度分布： 单色（ ）平行光通过 之后，变成振幅为 的偏振光，光矢振动方向与晶片光轴成 角， 因此由晶片分解产生的o、e 光振幅为：从P2出射的光振幅为：干预后的合光强为：偏振片P1 和 P2 的空间取向所引起的附加位相差：假设P1和P2的透振方向在同一象限内假设P1和P2的透振方向不在同一象限内讨论两种特殊情况：讨论：1、当用单色光 一定 照射到厚度一定的 = 常数 波晶片上时， 为恒定值。此时， 或 随 而变化： a当 时， K = 0、1、2 最大， = 0 最小。 b当 时， K = 0、1、2 最小， 最大。 c在任何情况下， 常量。 2、如果用白光照射，由于晶片d 均匀，各种波长的 不相同，干涉极大值、极小值条件不是同时满足的。 所以，不同波长的光各自有不同程度的加强或减弱。由于某种颜色干涉相消，而呈现它的互补色这叫（显）色偏振。4、等厚干预对于单色光波入射,当晶片厚度均匀时，随着P2的转动，视场中只会出现均匀的亮、暗变化这是属于同一个级次的条纹，而不会出现条纹族。当波片为劈尖形时，由于各处厚度不同，用秀透镜观察，会出现等厚干预